已知数列{an}是各项均不为0的等差数列,公差为d,Sn为其前 n项和,且满足
(1)求数列{an}的通项公式an和数列{bn}的前n项和Tn; (2)若对任意的n∈N*,不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,求实数λ的取值范围; (3)是否存在正整数m,n(1<m<n),使得T1,Tm,Tn成等比数列?若存在,求出所有m,n的值;若不存在,请说明理由. |
(1)在
=S2n-1中,令n=1,n=2,a 2n
得
,即a12=S1 a22=S3
…(1分)a12=a1 (a1+d)2=3a1+3d
解得a1=1,d=2,∴an=2n-1
又∵an=2n-1时,Sn=n2满足
=S2n-1,∴an=2n-1…(2分)a 2n
∵bn=
=1 an•an+1
(1 2
-1 2n-1
),1 2n+1
∴Tn=
(1-1 2
+1 3
-1 3
+…+1 5
-1 2n-1
)=1 2n+1
. …(4分)n 2n+1
(2)①当n为偶数时,要使不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,即需不等式λ<
=2n+(n+8)(2n+1) n
+17恒成立. …(5分)8 n
∵2n+
≥8,等号在n=2时取得.8 n
∴此时λ 需满足λ<25. …(6分)
②当n为奇数时,要使不等式λTn<n+8•(-1)n恒成立,即需不等式λ<
=2n-(n-8)(2n+1) n
-15恒成立. …(7分)8 n
∵2n-
是随n的增大而增大,∴n=1时,2n-8 n
取得最小值-6.8 n
∴此时λ 需满足λ<-21. …(8分)
综合①、②可得λ的取值范围是λ<-21. …(9分)
(3)T1=
, Tm=1 3
, Tn=m 2m+1
,n 2n+1
若T1,Tm,Tn成等比数列,则(
)2=m 2m+1
(1 3
),n 2n+1
即
=m2 4m2+4m+1
. …(10分)n 6n+3
由
=m2 4m2+4m+1
,可得n 6n+3
=3 n
>0,即-2m2+4m+1>0,-2m2+4m+1 m2
∴1-
<m<1+6 2
. …(11分)6 2
又m∈N,且m>1,所以m=2,此时n=12…(12分)
因此,当且仅当m=2,n=12时,数列T1,Tm,Tn中的T1,Tm,Tn成等比数列.…(13分)